JP3462579B2 - 増幅回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は増幅回路に関し、更に詳
しく言えば、昇圧型で、効率が高いオーディオアンプ
（以下これを昇圧型高効率アンプと称する）の改善を目
的とする。 【０００２】 【従来の技術】以下で、従来例に係る増幅回路である昇
圧型高効率アンプについて図面を参照しながら説明す
る。昇圧型高効率アンプは、図２に示すように、入力信
号（ＳＩ）を電圧増幅するプリアンプ（１）及びプリド
ライバ（２）と、電圧増幅された入力信号（ＳＩ）を電
流増幅して増幅信号（ＺＳ）を出力するパワーアンプ
（３）とからなる回路である。この回路において、プリ
アンプ（１）には１２Ｖ程度の安定な電圧が電源電圧
（＋Ｖｃｃ，−Ｖｃｃ）として供給され、パワーアンプ
（２）には、増幅信号（ＺＳ）の大小に応じて昇圧され
て変動した電圧が電源電圧（＋Ｖｃ，−Ｖｃ）として供
給される。 【０００３】図２に示すような回路において、かりにパ
ワーアンプ（２）の電源電圧として常に最大出力を取り
出せる大きさの一定の電源電圧（例えば±５０Ｖ程度）
を供給すれば、小レベルの増幅信号（ＺＳ）が出力され
ているときに、パワーアンプ（２）において大きな電力
損失が生じてしまう。しかし、昇圧型高効率アンプで
は、図３のグラフに示すように、増幅信号（ＺＳ）に一
定のオフセット電圧が上乗せされるように電源電圧（±
Ｖｃ）が変動しているので、大振幅の増幅信号（ＺＳ）
が出力されているときには電源電圧（±Ｖｃ）を上昇さ
せ、小振幅の増幅信号（ＺＳ）が出力されているときに
は電源電圧（±Ｖｃ）を下降させることにより、特に小
レベルの増幅信号（ＺＳ）出力時におけるパワーアンプ
の電力損失を抑制することができるので、アンプの効率
を高くすることができる。 【０００４】しかしプリアンプ（１）は、元々消費電力
が極めて小さいため、パワーアンプ（３）のように電源
電圧（±Ｖｃｃ）を増幅信号（ＺＳ）に応じて変化させ
る必要が無く、逆に回路の安定動作のためには安定な直
流電圧である必要がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記回
路によれば、プリアンプ（１）とパワーアンプ（３）と
がプリドライバ（２）で電圧結合されている。上記回路
を例えば車載用のオーディオアンプに用いる場合、自動
車用バッテリーの単一直流電源（＋１２Ｖ）をプリアン
プ（１）に供給し、パワーアンプ（３）には、＋１２Ｖ
を昇圧した電圧を印加すると、プリドライバー（２）が
入力信号（ＳＩ）のいかんにかかわらず飽和し、増幅回
路として動作しなくなってしまう。 【０００６】従ってプリアンプ（１）の電源（±Ｖｃ
ｃ）は、増幅信号（ＺＳ）の最大到達電圧を保持する安
定な直流電圧でなければならない。そのため、図２のオ
ーディオアンプを車載用のオーディオアンプに用いるよ
うな場合には、図４にしめすようにプリアンプ（１）の
電源（±Ｖｃｃ）のために専用のＤＣ−ＤＣコンバータ
を用いる必要があった。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、図１に示すように、入力信号
（ＳＩ）を電圧増幅して第１，第２のプリドライバ（１
２，１３）に出力するプリアンプ（１１）と、前記プリ
アンプ（１１）の出力が増大するにつれて増大する出力
電流を第１のカレントミラー回路（１４）に供給する第
１のプリドライバ（１２）と、前記プリアンプ（１１）
の出力が増大するにつれて減少する出力電流を第２のカ
レントミラー回路（１５）に供給する第２のプリドライ
バ（１３）と、増幅信号（ＺＳ）の大小に応じて変動す
るパワーアンプの正電源（＋Ｖｃ）と前記第１のプリド
ライバ（１２）との間に接続され、前記第１のプリドラ
イバ（１２）の出力電流に基づく第１の定電流（ＣＩ
１）を生成してパワーアンプ（１６）に出力する第１の
カレントミラー回路（１４）と、前記増幅信号（ＺＳ）
の大小に応じて変動するパワーアンプの負電源（−Ｖ
ｃ）と前記第２のプリドライバ（１３）との間に接続さ
れ、前記第２のプリドライバ（１３）の出力電流に基づ
く第２の定電流（ＣＩ２）を生成してパワーアンプ（１
６）に出力する第２のカレントミラー回路（１５）と、
前記第１のカレントミラー回路（１４）と前記第２のカ
レントミラー回路（１５）との間に入力が接続され、前
記第１の定電流（ＣＩ１）及び第２の定電流（ＣＩ２）
の差に基づいて、電圧増幅された前記入力信号（ＳＩ）
を電流増幅して増幅信号（ＺＳ）を生成するパワーアン
プ（１６）とを有することにより、それぞれ電圧レベル
が異なる２つの電源電圧で駆動するプリアンプ（１１）
とパワーアンプ（１３）とを含む増幅回路を、正常な増
幅回路としての動作を可能たらしめる増幅回路を提供す
るものである。 【０００８】 【作 用】本発明に係る増幅回路によれば、図１に示す
ように、プリアンプ（１１）と、第１のプリドライバ
（１２）と、第２のプリドライバ（１３）と、第１のカ
レントミラー回路（１４）と、第２のカレントミラー回
路（１５）と、パワーアンプ（１６）とを有する。 【０００９】すなわち、プリアンプ（１１）によって入
力信号（ＳＩ）が電圧増幅されて第１，第２のプリドラ
イバ（１２，１３）に出力され、第１のプリドライバ
（１２）によってプリアンプ（１１）の出力が増大する
につれて増大する出力電流が第１のカレントミラー回路
（１４）に供給され、第２のプリドライバ（１３）によ
ってプリアンプ（１１）の出力が増大するにつれて減少
する出力電流が第２のカレントミラー回路（１５）に供
給され、第１のカレントミラー回路（１４）によって、
第１のプリドライバ（１２）の出力電流に基づく第１の
定電流（ＣＩ１）が生成され、第２のカレントミラー回
路（１５）によって第２のプリドライバ（１３）の出力
電流に基づく第２の定電流（ＣＩ２）が生成され、パワ
ーアンプ（１６）によって、第１の定電流（ＣＩ１）及
び第２の定電流（ＣＩ２）の差に基づいて、電圧増幅さ
れた入力信号（ＳＩ）が電流増幅されて増幅信号（Ｚ
Ｓ）が生成される。 【００１０】このため、従来はプリアンプ（１）とパワ
ーアンプ（３）とが電圧結合しているので、電圧レベル
が異なる２種類の電源電圧でそれぞれ駆動されるプリア
ンプ（１）とパワーアンプ（３）とを結合したアンプを
正常に動作させることはできなかったが、本発明に係る
増幅回路によれば、プリアンプ（１１）とパワーアンプ
（１６）とが、第１，第２のプリドライバ（１２，１
３）と第１，第２のカレントミラー回路（１４，１５）
によって電流結合されており、第１の定電流（ＣＩ１）
と第２の定電流（ＣＩ２）との差に基づいてパワーアン
プ（１６）が入力信号（ＳＩ）を増幅して増幅信号（Ｚ
Ｓ）を生成しているので、電圧レベルの異なる電源電圧
で駆動されているプリアンプ（１１）とパワーアンプ
（１６）とを結合させ、正常に増幅回路としての動作を
させることが可能となる。 【００１１】 【実施例】以下で本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。本発明の実施例に係る増幅回路は、車
載用などに用いられるオーディオアンプであって、図１
に示すように、１２Ｖ程度の一定電圧（＋Ｖｃｃ）で駆
動されるプリアンプ（１１）と、入力信号（ＳＩ）の増
減に応じて最大値が±５０Ｖ程度で変動する電源電圧
（＋Ｖｃ）で駆動されるパワーアンプ（１３）とが、電
流結合されていることで構成され、入力信号（ＳＩ）を
増幅して増幅信号（ＺＳ）を外部の不図示のスピーカな
どに出力する昇圧型高効率アンプである。 【００１２】当該回路は、図１に示すように、プリアン
プ（１１）、第１，第２のプリドライバ（１２，１
３）、第１，第２のカレントミラー回路（１４，１５）
及びパワーアンプ（１６）から構成される。プリアンプ
（１１）は、差動増幅器からなり、入力信号（ＳＩ）を
増幅してプリドライバ（１２）に出力する回路である。 【００１３】第１のプリドライバ（１２）は、入力であ
るベースがプリアンプ（１１）の出力に、コレクタが第
１のカレントミラー回路（１４）の入力に、エミッタが
抵抗（Ｒ１２）を介してプリアンプ（１１）の電源（＋
Ｖｃｃ）に接続されてなるＰＮＰ型トランジスタであ
り、プリアンプ（１１）の出力に応じてコレクタ電流を
変動させ、第１のカレントミラー回路（１４）に出力す
る素子である。 【００１４】第２のプリドライバ（１３）は、入力であ
るベースがプリアンプ（１１）の出力に、コレクタが第
２のカレントミラー回路（１５）の入力に、エミッタが
抵抗（Ｒ１１）を介して接地電位（ＧＮＤ）に接続され
てなるＮＰＮ型トランジスタであり、プリアンプ（１
１）の出力に応じてコレクタ電流を変動させ、第２のカ
レントミラー回路（１５）に出力する素子である。 【００１５】第１のカレントミラー回路（１４）は、Ｐ
ＮＰ型トランジスタ（Ｑ１１）のベースとＰＮＰ型トラ
ンジスタ（Ｑ１２）のベースとが接続され、ＰＮＰ型ト
ランジスタ（Ｑ１１，Ｑ１２）のエミッタがそれぞれ抵
抗（Ｒ１３，Ｒ１４）を介してパワーアンプの正電源
（＋Ｖｃ）に接続され、ＰＮＰ型トランジスタ（Ｑ１
１）のベースとコレクタが接続され、ＰＮＰ型トランジ
スタ（Ｑ１１）のコレクタが第１のプリドライバ（１
２）のコレクタに接続され、ＰＮＰ型トランジスタ（Ｑ
１２）のコレクタがパワーアンプ（１６）の出力段トラ
ンジスタ（Ｑ１６）のベースに接続されてなる回路であ
って、第１のプリドライバ（１２）のコレクタ電流に基
づいて第１の定電流（ＣＩ１）を生成し、パワーアンプ
（１６）に供給する回路である。 【００１６】第２のカレントミラー回路（１５）は、Ｐ
ＮＰ型トランジスタ（Ｑ１３）のベースとＰＮＰ型トラ
ンジスタ（Ｑ１４）のベースとが接続され、ＰＮＰ型ト
ランジスタ（Ｑ１３，Ｑ１４）のエミッタがそれぞれ抵
抗（Ｒ１５，Ｒ１６）を介してパワーアンプの負電源
（−Ｖｃ）に接続され、ＰＮＰ型トランジスタ（Ｑ１
３）のベースとコレクタが接続され、ＰＮＰ型トランジ
スタ（Ｑ１３）のコレクタが第２のプリドライバ（１
３）のコレクタに接続され、ＰＮＰ型トランジスタ（Ｑ
１４）のコレクタがパワーアンプ（１６）の出力段トラ
ンジスタ（Ｑ１７）のベースに接続されてなる回路であ
って、第２のプリドライバ（１３）のコレクタ電流に基
づいて第２の定電流（ＣＩ２）を生成し、パワーアンプ
（１６）に供給する回路である。 【００１７】パワーアンプ（１６）は、トランジスタ
（Ｑ１５，Ｑ１６，Ｑ１７）と抵抗（Ｒ１７，Ｒ１８）
からなり、第１，第２のカレントミラー回路（１４，１
５）から供給される第１，第２の定電流（ＣＩ１，ＣＩ
２）の差を検出し、これらの差に基づいて入力信号（Ｓ
Ｉ）を電流増幅して増幅信号（ＺＳ）を生成し、不図示
のスピーカなどに出力する回路である。なお、プッシュ
プル回路を構成する出力段のトランジスタ（Ｑ１６，Ｑ
１７）はそれぞれダーリントン接続された２個のトラン
ジスタからなるが、図中では簡単のために各々１個のト
ランジスタで表記している。 【００１８】以下で上記回路の動作について説明する。
まず、入力信号（ＳＩ）がプリアンプ（１１）によって
増幅されて第１，第２のプリドライバ（１２，１３）の
ベースにそれぞれ出力される。次に、プリアンプ（１
１）の出力に応じて第１，第２のプリドライバ（１２，
１３）のベース電位が変動し、その変動に応じて第１，
第２のプリドライバ（１２，１３）のコレクタ電流が変
動して第１，第２のカレントミラー回路（１４，１５）
に出力される。 【００１９】入力信号（ＳＩ）の有無に関わらず、パワ
ーアンプ（１６）の電源電圧（＋Ｖｃ，−Ｖｃ）が投入
されたときから、第１，第２のカレントミラー回路（１
４，１５）はそれぞれ第１，第２の定電流（ＣＩ１，Ｃ
Ｉ２）を生成しており、プリアンプ（１１）の出力がな
いときには第１の定電流（ＣＩ１）と第２の定電流（Ｃ
Ｉ２）とは、同じ電流（例えば５ｍＡ程度）が流れてい
る。 【００２０】しかし、プリアンプ（１１）から電圧増幅
された入力信号（ＳＩ）が出力されると、その状態に応
じて第１，第２の定電流（ＣＩ１，ＣＩ２）は変動す
る。すなわち、プリアンプ（１１）の出力が増大すると
第１のプリドライバ（１２）のベース電位が上昇してそ
のコレクタ電流が増大し、第２のプリドライバ（１３）
のベース電位が上昇するとそのコレクタ電流が減少する
ので、第１の定電流（ＣＩ１）が増大して第２の定電流
（ＣＩ２）が減少する。逆にプリアンプ（１１）の出力
が減少すると第１の定電流（ＣＩ１）が減少して第２の
定電流（ＣＩ２）が増大する。 【００２１】例えばプリアンプ（１１）の出力が増大し
て、第１の定電流（ＣＩ１）が当初の５ｍＡから７ｍＡ
に増大し、第２の定電流（ＣＩ２）が当初の５ｍＡから
３ｍＡに減少した場合には、その差分である（７−３）
＝４ｍＡの電流がパワーアンプ（１６）の出力段トラン
ジスタ（Ｑ１６）のベースに流れ込む。なおこのときに
はパワーアンプ（１６）の出力段トランジスタ（Ｑ１
７）はＯＦＦ状態になっている。 【００２２】次いで、こうして変動する第１の定電流
（ＣＩ１）と第２の定電流（ＣＩ２）との差に基づい
て、入力信号（ＳＩ）がトランジスタ（Ｑ１６，Ｑ１
７）によって電流増幅されて増幅信号（ＺＳ）が生成さ
れて不図示のスピーカなどに出力される。以上のように
して、本実施例に係る増幅回路によれば、図１に示すよ
うに、プリアンプ（１１）と、第１のプリドライバ（１
２）と、第２のプリドライバ（１３）と、第１のカレン
トミラー回路（１４）と、第２のカレントミラー回路
（１５）と、パワーアンプ（１６）とを有し、プリアン
プ（１１）とパワーアンプ（１６）とが第１，第２のカ
レントミラー回路（１４，１５）によって電流結合され
ている。 【００２３】このため、従来はプリアンプ（１）とパワ
ーアンプ（３）とが電圧結合しているので、電圧レベル
など、性質の異なる電源電圧でそれぞれ駆動されるプリ
アンプ（１）とパワーアンプ（３）とを結合したアンプ
を正常に動作させることはできなかったが、本発明に係
る増幅回路によれば、プリアンプ（１１）とパワーアン
プ（１６）とが、第１，第２のプリドライバ（１２，１
３）と第１，第２のカレントミラー回路（１４，１５）
によって電流結合されており、第１の定電流（ＣＩ１）
と第２の定電流（ＣＩ２）との差に基づいてパワーアン
プ（１６）が入力信号（ＳＩ）を増幅して増幅信号（Ｚ
Ｓ）を生成するので、電圧レベルの異なる電源電圧で駆
動されているプリアンプ（１１）とパワーアンプ（１
６）とを結合させ、正常に動作させることが可能とな
る。 【００２４】なお、本実施例ではプリアンプ（１１）の
電源電圧（＋Ｖｃｃ）として１２Ｖ程度の一定電圧を、
パワーアンプ（１６）の電源電圧（±Ｖｃ）として最大
値±５０Ｖ程度の電圧について説明しているが、本発明
はこれに限らず、電圧レベルの異なる２種類の電源電圧
を用いる増幅回路であれば、どのような回路であって
も、同様の効果を奏する。 【００２５】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る増幅
回路によれば、プリアンプ（１１）と、第１のプリドラ
イバ（１２）と、第２のプリドライバ（１３）と、第１
のカレントミラー回路（１４）と、第２のカレントミラ
ー回路（１５）と、パワーアンプ（１６）とを有する。 【００２６】このため、従来はプリアンプ（１）とパワ
ーアンプ（３）とが電圧結合しているので、電圧レベル
など、性質の異なる電源電圧でそれぞれ駆動されるプリ
アンプ（１）とパワーアンプ（３）とを結合したアンプ
を正常に動作させることはできなかったが、本発明に係
る増幅回路によれば、プリアンプ（１１）とパワーアン
プ（１６）とが、第１，第２のプリドライバ（１２，１
３）と第１，第２のカレントミラー回路（１４，１５）
によって電流結合されており、第１の定電流（ＣＩ１）
と第２の定電流（ＣＩ２）との差に基づいてパワーアン
プ（１６）が入力信号（ＳＩ）を増幅して増幅信号（Ｚ
Ｓ）を生成するので、電圧レベルの異なる電源電圧で駆
動されているプリアンプ（１１）とパワーアンプ（１
６）とを結合させ、正常に動作させることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例に係る増幅回路の回路図であ
る。 【図２】従来例に係る増幅回路の回路図である。 【図３】昇圧型高効率アンプの動作を説明するグラフで
ある。 【図４】従来に係わる昇圧型高効率アンプの構成図であ
る。 【符号の説明】 （１１） プリアンプ （１２） 第１のプリドライバ （１３） 第２のプリドライバ （１４） 第１のカレントミラー回路 （１５） 第２のカレントミラー回路 （１６） パワーアンプ （＋Ｖｃ，−Ｖｃ） パワーアンプの電源電圧 （＋Ｖｃｃ） プリアンプの電源電圧 （ＳＩ） 入力信号 （ＺＳ） 増幅信号 （ＣＩ１）第１の定電流 （ＣＩ２）第２の定電流

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−48512（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−63459（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−208707（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−33207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03F 1/00 - 3/72

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 入力信号を電圧増幅して第１、第２のプ
   リドライバに出力するプリアンプと、 前記プリアンプの出力が増大するにつれて増大する出力
   電流を第１のカレントミラー回路に供給する第１のプリ
   ドライバと、 前記プリアンプの出力が増大するにつれて減少する出力
   電流を第２のカレントミラー回路に供給する第２のプリ
   ドライバと、 前記プリアンプの正電源とは異なる電圧のパワーアンプ
   の正電源と前記第１のプリドライバとの間に接続され、
   前記第１のプリドライバの出力電流に基づく第１の定電
   流を生成してパワーアンプに出力する第１のカレントミ
   ラー回路と、 前記プリアンプの負電源とは異なる電圧のパワーアンプ
   の負電源と前記第２のプリドライバとの間に接続され、
   前記第２のプリドライバの出力電流に基づく第２の定電
   流を生成してパワーアンプに出力する第２のカレントミ
   ラー回路と、 前記第１のカレントミラー回路と前記第２のカレントミ
   ラー回路との間に入力が接続され、前記第１の定電流と
   第２の定電流の差を入力信号として電流増幅するパワー
   アンプとを有することを特徴とする増幅回路。